關于顆粒硅的思考：既要樂觀，更要客觀

過去兩年多來，“光電風儲”領銜的新能源宏大敘事，在資本市場高潮迭起。其中一個接一個的泡沫吹起與破裂，令廣大投資者時而亢奮時而扼腕。整個板塊中樞上揚過程里，最終大家發(fā)現，最具韌性與價值的公司，終究還是那些遵從產業(yè)第一性的產業(yè)龍頭們。

歸根結底，敘事再努力，也要回歸到對產業(yè)的價值貢獻上。

比如在鋰電板塊，各種前沿技術路線屢屢成為市場焦點話題，但迄今為止仍是磷酸鐵鋰與三元二分天下。還比如當前最受資金追捧的儲能領域，一家家電化學類型公司估值倒是打滿了，但重點重大工程仍是屬于數十年前即已成熟的抽水蓄能。

再比如本文探討的光伏產業(yè)硅料這一分支，不少人都在預期基于硅烷流化床法的顆粒硅，將要顛覆掉既有的多晶硅供給格局，但我們目前看到的仍是下游企業(yè)不斷用巨額“長單”鎖定后者未來數年的產能。

技術總是向前不斷迭代延展。但回溯人類工業(yè)史，常識在于，在規(guī)模性生態(tài)面前，一項后發(fā)技術對于產業(yè)的適配總是漫長的。長期看我們要樂觀，但這個過程里我們更須時刻對產業(yè)的第一性保持敬畏，不斷審視新技術的成熟度以及其之于產業(yè)生態(tài)的貢獻度。如是，作為投資者，我們方能與產業(yè)進度保持協同成長。

01“優(yōu)勢”背后的現實悖論

市場對于顆粒硅技術的熱忱期待，其來有自。

一直以來，硅料都是耗電大戶。電費是多晶硅制備過程中的重要成本，占比約在31%-42%之間。此種背景下，降低電量消耗，就成為這一技術領域降本增效最為直接的方式。

圖：TCS改良西門子法成本構成 資料來源：中國光伏行業(yè)協會，光大證券

目前，改良西門子法經過持續(xù)技術迭代后，綜合耗電量已經由此前60kWh/kg.Si，下降至48kWh/kg.Si。雖然降幅明顯，但與顆粒硅的硅烷流化床法相比，差距顯著。

據協鑫2021年報披露的數據，其某基地的顆粒硅綜合耗電成本已經控制在14.8kWh/kg.Si。以此數據計算，其耗電量僅為改良西門子法的30%，有著極大的降本空間。

圖片：顆粒硅

除耗電更少這個優(yōu)勢外，顆粒硅還存在生產工序簡單這個優(yōu)勢。

目前行業(yè)主流的改良西門子法，主要利用氫氣還原三氯硅烷（SiHCl3）在硅芯發(fā)熱體上沉積硅，通過還原尾氣干法回收系統(tǒng)、SiCl4氫氣工藝，實現物料閉路循環(huán)。整體而言，改良西門子法主要分為合成、提純、還原、尾氣回收、冷氫化、后處理六大工序。

圖：改良西門子法的六大工藝流程 資料來源：《多晶硅生產工藝分析》，光大證券

與之相對，硅烷流化床法是將細小的硅顆粒種子鋪在有氣孔的床層上，然后從下面通入硅烷氣體和其它反應氣體，這時硅顆粒種子呈現出流體特征。在加熱等反應條件下，硅單質沉積在硅顆粒種子上，生成體積較大的硅粒，通過出料管送出流化床反應器。

兩相對比，硅烷流化床法需氫化、精餾、歧化、流化床還原、尾氣回收等核心工序，由于硅烷裂解的化學原理決定其效率高于改良西門子工藝，整體設備體量更低。

在多晶硅供需持續(xù)緊張的情況下，無疑成本投入更低、耗電量更少的硅烷流化床法顯得更具優(yōu)勢。因此市場中出現了顆粒硅將會全面顛覆多晶硅市場的說法，硅料行業(yè)似乎要變天了。

欲戴王冠，必承其重。顆粒硅想要取代改良西門子法傳統(tǒng)硅成為市場主宰，那么就必須展現出碾壓式參數表現，并接受市場的全面考驗。

按理說，如果顆粒硅果真能耗成本比西門子法低60%以上，那么其完全可以通過價格優(yōu)勢對傳統(tǒng)硅棒進行全面壓制，但事實卻并非如此：從現實層面看，在耗電量顯著低于西門子法的情況下，顆粒硅的市場價格卻幾乎與傳統(tǒng)硅棒價格相當，只是象征性的每噸便宜幾百元。

由此，顆粒硅對外宣稱的低成本與居高不下的市場價格之間，便形成了一個令人迷惑的悖論。

其實，只要通過系統(tǒng)化的復盤，我們便不難發(fā)現在顆粒硅技術隱秘的角落，有些重要事實被忽略了。

02顆粒硅的三重隱秘角落

制約顆粒硅價格下降的因素主要有三個方面，分別是蒸汽能耗、硅量消耗、硅粉消耗。之所以市場認為顆粒硅有很大的成本優(yōu)勢，其核心原因在于將電量消耗與綜合能耗畫上了等號。實際上，雖然顆粒硅電量消耗很低，但流化床法實則會用到一定量的蒸汽，這部分理應也算作能量消耗，但卻被很多投資者所忽視。

以協鑫2021年財報中披露的數據為例：其徐州基地顆粒硅的綜合蒸汽消耗量在15.3kg/kg.Si，目前蒸汽的折標煤系數為0.1286，顆粒硅的蒸汽消耗折合標煤為1.97kgce/kg.Si。這一數據甚至比其電能消耗折合標煤1.82kgce/kg.Si更高。

圖：協鑫科技徐州基地顆粒硅能耗 來源：協鑫科技2021年報

綜合計算可得，顆粒硅電量和蒸汽的綜合折合標煤為3.79kgce/kg.Si。這些數據系完全以產業(yè)龍頭數據為基準，顆粒硅行業(yè)中的平均參數很可能遠高于此。

反觀改良西門子法，現階段已經可以做到0蒸汽消耗，因此在蒸汽這一“隱藏”能耗上，顆粒硅是要遠高于傳統(tǒng)硅棒的。如果將改良西門子法48kWh/kg.Si換算成標煤消耗，則為5.90kgce/kg.Si。這意味著顆粒硅當前的綜合能耗約為改良西門子法的64%，遠比電量能耗差距要小得多。

除蒸汽的“隱藏”消耗外，顆粒硅還需要比改良西門子法更高的硅量消耗。在最初的時候，顆粒硅與傳統(tǒng)硅棒的硅耗比在1.2左右，雖然如今這個比例有所下降，但顆粒硅依然需要消耗更多的硅量。

更多硅量消耗有兩方面問題：其一硅料本身的價格問題，其二制造硅料也需要消耗一定的能耗。無論從硅料成本考量還是從能源消耗考量，顆粒硅的成本優(yōu)勢與節(jié)能優(yōu)勢都要打上一個折扣。

同時，在顆粒硅從生產到運輸的過程中，還會產生15-20%的硅粉損耗。雖然硅粉能夠以低價出售，而且硅粉的損耗比例也呈現下降趨勢，但這實則也會進一步影響顆粒硅的制備，讓成本和能耗再次提升。

綜合以上三方面因素，顆粒硅的綜合成本與能量消耗幾乎與傳統(tǒng)硅棒處于同一量級，即使存在成本優(yōu)勢，其空間也很小，尚不足以產生顛覆性的降維沖擊。

03無法被忽視的質量比較

目前行業(yè)中對于顆粒硅的判斷，實則是存在預期差的。如果顆粒硅并不能從本質上大幅降低成本和能耗，那么它與傳統(tǒng)硅棒的競爭將重新回到產品質量層面。而這卻正是當前顆粒硅技術的短板。

制備顆粒硅的流化床法并非一門新技術，早在1952年，美國聯碳公司已經開始嘗試流化床技術，并在隨后被杜邦公司發(fā)揚光大。然而，在誕生60多年的時間中，這項技術卻始終不溫不火，究其原因就在于生產的硅片中雜質過多。

由于硅烷流化床法底部進料存在氣流，因此工業(yè)硅顆粒會在反應器內處于懸浮狀態(tài)，但底部蒸汽氣流持續(xù)進入，會導致工業(yè)硅顆粒不斷沖擊反應器內部，在長期持續(xù)運作下，顆粒硅勢必會在不斷碰撞中遭到金屬材料的污染。

同時，顆粒硅是在反復碰撞中制成的，長此以往會導致反應器內壁損壞，為了延長反應器的壽命，行業(yè)內普遍采用碳基材料的內襯作為耐磨結構。雖然這樣做延長了反應器壽命，但卻會造成顆粒硅中含碳量較高，從而影響顆粒硅的純度。除這些污染物外，多晶硅還會存在施主雜質和受主雜質兩項純度指標。

在綜合行業(yè)內多方數據后，可以總結出傳統(tǒng)硅棒與顆粒硅雜質濃度情況：具體而言，施主雜質濃度和受主雜質濃度兩項指標中，顆粒硅分別是傳統(tǒng)硅棒的3.7倍和7倍；而在碳濃度、金屬雜質濃度數據上，兩者則存在數量級的差距。

圖：傳統(tǒng)硅棒與顆粒硅雜質數據 資料來源：公開數據

刨除雜質問題不談，顆粒硅實際制造過程當中，還受到“氫跳”問題困擾。顆粒硅的制備并非簡單的單次制備，而是一個連續(xù)的過程，在制造過程中，很容易因反應溫度不夠而出現內部氫鍵未斷裂的情況，會出現小泡。為了成功將氫氣排除，在拉晶環(huán)節(jié)必須增加反應時間，因此顆粒硅的能耗實際會比理想中更高。

正是因為這些因素影響，所以顆粒硅始終沒有大規(guī)模全面進入市場。盡管市場中存在著顆粒硅單爐投料100%的說法，但下游第三方廠商依然將傳統(tǒng)硅棒作為主流材料，顆粒硅的投料比例一般在15%-30%之間。

硅料供需如此緊張的情況下，下游廠家并沒有全方面布局顆粒硅，這足以說明目前行業(yè)中對于顆粒硅的質量依然存在擔憂。

04更遠的未來：既要樂觀，也要客觀

回溯光伏產業(yè)鏈發(fā)展史，不難發(fā)現，這是一個持續(xù)迭代的行業(yè)。無論是單晶太陽能(000591)電池對多晶太陽能電池的取代，還是電池片的連續(xù)升級，都體現了光伏企業(yè)不斷學習的能力。

聚焦當下，PERC電池逐漸逼近能效天花板，從P型電池向N型電池升級已經成為行業(yè)內的共識。雖然HJT電池和TOPCon電池誰能勝出尚無定論，但N型電池無疑都將是電池片企業(yè)下一個進化方向。

從P型電池向N型電池過渡的情況下，已然對上游多晶硅提出了更高的要求，而這些要求主要集中體現在硅的純度上。目前來看，顆粒硅距離全面達標還存在差距。

雜質含量更少的傳統(tǒng)硅棒無疑是能夠達到N型電池需求的，有顆粒硅企業(yè)雖然也對外表示開始布局N型電池，但雜質依然是要高于N型電池用料的標準需求。

當然，根據技術進步曲線我們可以預期，顆粒硅一定存在純度進一步提升的空間。如果顆粒硅能夠達到跟傳統(tǒng)硅棒相仿的純度，那么顆粒硅一定具備更大的發(fā)展?jié)摿?，不排除其在某天成為行業(yè)中流砥柱。但這終究需要一個過程，需要包括投資者與產業(yè)建設者們一道持有耐心。

從整個產業(yè)鏈安全與升級發(fā)展角度出發(fā)，任何人都希望行業(yè)中多一些革命性的技術迭代方向。但對于新的技術方向，我們不僅需要包容，更應該客觀?？v觀歷史發(fā)展，不乏傷仲永式“捧殺”案例。

一語以蔽之，顆粒硅這項技術值得長期關注，但在展望這項技術前景時，投資者也必須清楚判斷這其中存在的曲折。最起碼從當下的數據看，顆粒硅還是硅料行業(yè)的技術路線補充，尚未具備顛覆多晶硅行業(yè)格局的能力。在多重“隱秘角落”未被有效治理之前，其與傳統(tǒng)硅棒間的“輔主關系”，或仍是未來一個周期行業(yè)的主旋律。

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